混凝土界面过渡区的形成以及劣化机理
混凝土质量缺陷成因及预防措施
露筋
由于主筋垫块位移、钢筋紧贴模板、混凝 土保护层厚度不足等原因，造成钢筋外露 。
孔洞
由于钢筋较密、石子粒径过大或塌落度过 小，使振动器振动不到位，形成孔洞。
混凝土质量缺陷的危害
影响结构承载力和安全性
混凝土质量缺陷会影响结构的承载能 力和安全性，严重时可能导致结构破 坏。
降低结构耐久性
混凝土质量缺陷会导致结构耐久性降 低，缩短结构的点进行严 格的检验和验收，确保混凝土的
质量符合设计要求。
做好混凝土养护工作
根据环境条件和混凝土性能要求 ，采取适当的养护措施，如覆盖
、浇水、加热等。
控制养护时间和养护温度，确保 混凝土在适宜的温度和湿度条件
下进行硬化和强度增长。
在拆除模板前应进行外观检查， 发现缺陷应及时进行处理，并做
添加剂选用不当
添加剂种类、用量不当，导致混凝 土性能不稳定。
施工工艺因素
01
02
03
搅拌不均匀
搅拌时间不足或过长，导 致混凝土配合比不均匀， 影响强度。
浇筑不当
浇筑过程中出现漏浆、气 泡等问题，影响混凝土结 构性能。
振捣不足
振捣时间不足，导致混凝 土内部存在气泡和孔隙， 降低强度。
养护不当
湿度控制不当
对于某些预防措施，还需要进一步的研究和实践来验证其有效性和适用 性。
未来可以深入研究智能混凝土、绿色混凝土等新型混凝土，探讨新的预 防措施和技术。
THANKS
感谢观看
因此，研究混凝土质量缺陷的成因及采取有效的预防措施具有重要意义。
研究目的和意义
通过研究混凝土质量缺陷的成 因，为采取有效的预防措施提 供理论支持和实践指导。
提高混凝土结构的质量和可靠 性，确保建筑工程的安全性和 稳定性。
地下环境混凝土材料的耐久性劣化机理及对策分析
化学侵蚀主要分为石膏结晶型侵蚀、钙矾石结晶型侵蚀和碳硫硅钙结晶型侵蚀。其中，石膏结晶型侵蚀是指当进入混凝土中的SO24－浓度较高时，会结晶析出二水石膏。石膏结晶型侵蚀消耗了Ca（OH）2因此会降低混凝土强度，石膏结晶也会发生体积膨胀，在混凝土内部产生膨胀拉应力，从而导致混凝土开裂。钙矾石结晶型侵蚀是指当硫酸盐进入混凝土内部时，先会和Ca（OH）2反应产生硫酸钙，硫酸钙接着与水泥的水化产物－水化铝酸钙发生反应生成钙矾石。钙矾石晶体形成时，结合了大量的结晶水，发生体积膨胀，膨胀带来的应力会导致混凝土破坏开裂。
关键词：地下环境；混凝土材料；耐久性劣化机理；对策分析
1、地下环境混凝土劣化的机理分析
1.1开裂渗透
混凝土材料具有低抗拉强度、高弹性模量和低延展率的特点，并且容易产生温度变形和收缩等体积变形，因此易开裂。混凝土在浇筑和硬化后存在着凝结前表面失水而产生的塑性收缩，硬化后胶凝材料水化放热及冷却导致的温度收缩，不饱和空气中失水产生的干燥收缩和混凝土中胶凝材料的继续水化引起的自收缩。此外，地下工程应用的混凝土为了保证其性能和使用寿命，采用高性能混凝土甚至超高性能混凝土，这些材料降低了水胶比，增加了胶凝材料的用量，收缩变形更大。混凝土材料中的裂缝按其产生的原因可分为荷载裂缝和非荷载裂缝两大类。外荷载作用产生的荷载裂缝可通过较成熟的结构设计理论来避免和控制，因此荷载裂缝约占总裂缝的20%，而由不均匀沉降、温度变化、混凝土收缩等引起的非荷载裂缝约占80%。收缩是造成混凝土开裂的最主要原因。
2.3防水防渗处理
目前，根据防水材料与混凝土孔结构的作用，基本可以划分为表面膜层封闭材料、渗透结晶型涂料和渗透型防水材料等3类。表面膜层封闭材料包括环氧树脂、沥青、丙烯酸酯、聚氨酯等，可以封闭混凝土表面孔隙，广泛应用于桥梁、大坝中。渗透结晶型涂料可以通过混凝土表面孔隙进入混凝土内部，与水泥的水化产物反应，形成不溶于水的结晶体，堵住孔隙，但结晶体的形成需要水，因此效果一般。渗透型防水材料以硅烷类材料为主，与混凝土有较强的黏结力，其亲水基与混凝土内羟基反应而结合，疏水基排列在表面，从而阻止水分进入。
混凝土界面黏结机理及改善措施研究
混凝土界面黏结机理及改善措施研究一、问题背景混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其优点在于强度高、耐久性好、成本低等。
然而，混凝土在使用过程中容易出现开裂、剥落等问题，其中一个重要的原因就是混凝土界面黏结不足。
因此，研究混凝土界面黏结机理及改善措施对于提高混凝土结构的性能具有重要意义。
二、黏结机理混凝土界面黏结可以分为机械黏结和化学黏结两种。
机械黏结是指混凝土与钢筋等材料之间的摩擦力和锚固力，它主要取决于混凝土表面的粗糙度和钢筋的形状。
化学黏结是指混凝土与钢筋等材料之间的化学反应，它主要取决于混凝土表面的化学性质和钢筋表面的氧化程度。
三、影响因素1.混凝土表面状态：混凝土表面的粗糙度、平整度等都会影响机械黏结性能。
2.混凝土配合比和强度等级：混凝土强度越高，界面黏结性能越好。
3.钢筋表面状态：钢筋表面的氧化程度、锈蚀程度等都会影响化学黏结性能。
4.界面处的应力状态：界面处的应力状态会影响界面黏结性能，例如剪切力、拉伸力等。
四、改善措施1.提高混凝土表面状态：可以采用表面处理剂、磨光等方法来提高混凝土表面的粗糙度和平整度。
2.合理设计混凝土配合比和强度等级：在保证混凝土强度的前提下，尽量减少水灰比，以提高混凝土的致密性和强度。
3.防止钢筋锈蚀：可以采用防腐涂料、电化学保护等方法来防止钢筋锈蚀。
4.合理设计结构：合理设计结构，避免出现过大的剪切力、拉伸力等，从而减少界面黏结失效的可能性。
五、结论混凝土界面黏结机理是复杂的，受多种因素的影响。
为了改善混凝土界面黏结性能，可以从混凝土表面状态、混凝土配合比和强度等级、钢筋表面状态、界面处的应力状态等方面入手，采取相应的改善措施。
这些措施可以提高混凝土结构的性能，延长其使用寿命，从而更好地满足建筑工程的需求。
混凝土的界面原理
混凝土的界面原理混凝土的界面原理一、引言混凝土是一种广泛使用的建筑材料，其特点是强度高、耐久性好、施工方便等，因此被广泛应用于建筑工程中。
混凝土是由水泥、砂、石等原材料混合而成，其内部结构是由水泥胶体、砂石骨料和孔隙组成的三相介质。
在混凝土的使用过程中，其性能与外界环境的接触面积较大，因此混凝土与外部环境的界面问题尤为重要。
本文将从混凝土的界面原理出发，探讨混凝土与外部环境的界面问题。
二、混凝土的界面结构混凝土与外部环境的界面主要由以下三部分组成：1.混凝土表面：混凝土表面是与外部环境直接接触的部分，其性质与混凝土内部介质相比较不稳定，容易受到化学、物理和机械等多种因素的影响。
2.过渡带：过渡带是混凝土表面与内部介质之间的过渡区域，其厚度一般在几毫米至几厘米之间，是混凝土的一个重要部分。
过渡带的特点是具有渐变性，其性质会随着距离混凝土表面的远近而逐渐转变。
3.混凝土内部介质：混凝土内部介质是由水泥胶体、砂石骨料和孔隙等组成的三相介质，其特点是结构复杂，性质稳定。
混凝土内部介质是混凝土的骨架部分，其强度和耐久性的好坏决定了混凝土整体的性能。
三、混凝土与外部环境的界面问题混凝土与外部环境的界面问题主要包括以下几个方面：1.界面附着力：界面附着力是指混凝土表面与外部环境之间的附着强度。
界面附着力的好坏直接影响混凝土的使用寿命和性能。
2.界面渗透性：界面渗透性是指外部环境介质穿过混凝土表面和过渡带，进入混凝土内部介质的能力。
界面渗透性的好坏决定了混凝土内部介质的干燥程度和耐久性。
3.界面磨损性：界面磨损性是指混凝土表面与外部环境之间的磨损程度。
界面磨损性的好坏决定了混凝土表面的光洁度和美观度。
四、混凝土与外部环境的界面原理混凝土与外部环境的界面问题的原理主要包括以下几个方面：1.化学反应原理：混凝土表面与外部环境介质之间的化学反应是混凝土与外部环境界面问题的主要原因之一。
当混凝土表面与外部环境介质发生化学反应时，会导致混凝土表面的破坏和附着力的降低。
混凝土碳化机理_影响因素及预测模型_陈树亮
第31卷第3期2010年6月华 北 水 利 水 电 学 院 学 报Journa l o f N orth Ch i na Institute ofW ate r Conse rvancy and H ydro electr i c Pow erV o l 131N o 13Jun 12010收稿日期:2010-05-17作者简介:陈树亮(1982)),男,广西合浦人,助理工程师,主要从事混凝土施工方面的研究.文章编号:1002-5634(2010)03-0035-05混凝土碳化机理、影响因素及预测模型陈树亮(广西壮族自治区水利科学研究院,广西南宁530023)摘 要:为寻找碳化混凝土的处理方法、防止混凝土碳化,总结了影响混凝土碳化的因素及其对混凝土碳化的影响,介绍了国内外学者提出的碳化预测模型.发现了导致钢筋表面的钝化膜破坏以致钢筋锈蚀,是造成混凝土结构耐久性劣化、影响混凝土结构寿命的重要因素.提出了对碳化混凝土的处理方法和防止混凝土碳化的措施.关键词:碳化机理;影响因素;预测模型;混凝土;预防措施中图分类号:TU 528 文献标志码:A碳化是指酸性物质CO 2与混凝土接触后,在有水存在的条件下,与混凝土中的碱性物质发生反应,造成混凝土中碱度下降的过程.其他的酸性物质如SO 3,H C,l C l 2也会与混凝土中的碱性物质发生反应造成混凝土的碱度下降,这也就是广义的碳化,即混凝土的中性化.在通常大气环境下,混凝土中性化主要是由碳化造成的.1 混凝土碳化机理混凝土是一种多孔的结构材料,其内部存在着大量的微孔,这些微孔大多通过直接或间接的方式连通[1].混凝土暴露在空气中时,空气中的CO 2渗透入混凝土的表面以及微孔中,在有水存在的情况下,与其中的碱性物质C a(OH )2和C -S-H 凝胶等发生反应,生成CaCO 3和H 2O.这一碳化过程是在气相、液相和固相中进行的一个复杂的多相连续的物理化学过程.碳化的结果[2]:一方面,生成的CaCO 3等固态物质,会堵塞在混凝土孔隙中,使混凝土的孔隙率下降,大孔减少,减弱了后续的CO 2的扩散,从而提高混凝土的密实度和强度;另一方面,会降低孔隙水中的C a(OH )2浓度以及pH 值,导致钢筋钝化膜破坏,引起钢筋锈蚀.2 碳化的影响因素混凝土的碳化影响因素有很多,主要的影响因素可以分为3类.2.1 材料因素2.1.1 水灰比水灰比在一定程度上决定了C O 2的扩散系数,会影响到混凝土的碳化速率.水灰比是决定混凝土孔结构与孔隙率的主要因素,一般情况下,水灰比增大,混凝土的孔隙率会增大,CO 2的扩散系数增加,混凝土的碳化速率加大.2.1.2 水泥的品种与用量水泥的品种和用量决定了水化后单位体积混凝土中水化产物的含量,即有多少可以碳化的物质.另外,不同品种的水泥、混凝土的渗透性能也不相同,并且会影响到混凝土的碳化速率.试验表明[3],矿渣水泥混凝土比一般普通硅酸盐水泥混凝土碳化快10%~20%,在室外暴露条件下更快达50%~90%.水泥品种确定的情况下,水泥用量越大,单位体积混凝土中可碳化的水化产物就越多,可以消耗的C O 2也就越多,从而碳化速率也就越小.2.1.3 骨料的品种及粒径骨料的粒径大小对骨料)水泥浆粘结有很大的影响,而骨料)水泥浆的界面有一个过渡层,过渡层内结构疏松,孔隙较多.因此,不同骨料,不同的粒径对界面层有影响,自然也会影响CO2的扩散,从而对混凝土的碳化速率造成影响[4].一般说来,骨料的粒径太大使得其与水泥浆结合较差,粒径太小又会使结合面的面积增大,因此,只有选择较为合适的粒径的骨料,才会使碳化速率小.另外,具有碱活性的骨料在混凝土的养护过程中会发生碱-骨料反应,消耗C a(OH)2,从而使碳化速率加快.2.1.4混凝土掺合料把粉煤灰掺入普通水泥混凝土中,由于水泥中的熟料量相应的减少了,混凝土吸附CO2的能力也会降低;同时由于粉煤灰混凝土的早期强度比较低,孔结构差,加速了CO2的扩散速度,从而会加快碳化速度.Pagataki研究了砂浆与混凝土中掺加粉煤灰对碳化的影响,结果表明,粉煤灰掺量为10%, 20%,30%的混凝土的碳化速率与不掺粉煤灰的混凝土相比,其碳化速率分别提高了1.06,1. 13,1119倍[5].2.1.5外加剂混凝土中加了减水剂或者掺引气剂均能大大降低混凝土的碳化速率.因为减水剂能直接减少用水量;引气剂能使混凝土中的毛细孔形成封闭的互不连通的气孔,切断毛细管的通路,两者都能使CO2的扩散系数显著减小[6].此外,混凝土的强度也能反映密实度、孔隙率的大小,能宏观反映其抗碳化性能.混凝土强度越高,内部结构越致密,碳化速率越小.2.2环境因素2.2.1CO2的浓度环境中的CO2浓度越大,混凝土内外CO2的浓度梯度就越大,CO2向混凝土内部扩散的动力也就越大,越容易扩散进混凝土孔隙中;同时,CO2的浓度越大,发生碳化的各个反应的反应速度就越大.因此,C O2的浓度也是决定混凝土碳化速率的一个重要因素.一般来讲,大气中的CO2浓度较低,乡村约为0.03%,城市约为0.04%.碳化速度近似与CO2的平方根成正比[7].2.2.2相对湿度环境湿度对混凝土的碳化速率有着比较大的影响.湿度较高时,混凝土的含水率较高,微孔中充满了水,阻碍了CO2气体在混凝土中的扩散,碳化速率也较慢.在湿度较小即很干燥而C O2浓度又较大的情况下,虽然CO2的扩散较快,但由于提供反应的溶液较少,碳化速率还是较慢.研究表明,相对湿度在70%~80%左右的中等湿度时,碳化速率最快[8].2.2.3温度温度对化学反应的影响通常用A rrhen i u s方程来表示,即k=Z exp(-Ea/RT),式中:k为化学反应的反应速率常数;Z为活化能;R 为气体常数;T为绝对温度.对于一般的化学反应,温度每升高10e,反应速率加快2~3倍.温度对混凝土碳化的影响有两方面:温度的升高使CO2的溶解度降低,但有使反应常数增大的可能.目前,各国学者在CO2对混凝土碳化速率的影响方面的意见不太一致.2.2.4应力状态试验表明,当f不超过0.7f c(f c为混凝土的抗压强度)时,压应力对碳化起延缓作用;压应力为0.7f c 时的碳化速率与无压应力时相当;当压应力超过0.7f c时会使碳化速率加快.在拉应力作用下,当拉应力f不超过0.3f t(f t为混凝土的抗拉强度)时,应力作用不明显;当拉应力为0.7f t时,碳化速率增加近30%.2.3施工因素施工质量直接影响混凝土的力学性能和耐久性,当然对混凝土的碳化也有很大的影响.在实际施工中,混凝土的碳化深度往往比实验室大得多,这是因为施工质量直接影响混凝土的密实度.实际调查结果表明,施工质量好,混凝土强度高,密实度好,其抗碳化性能强;施工质量差,混凝土表面不平整,内部有裂缝、蜂窝、孔洞等,增加了混凝土中的扩散路径,使混凝土的碳化速度加快.混凝土的早期养护不良,水泥水化不充分,使表层混凝土孔隙率增大,碳化加快.3混凝土碳化深度的预测模型近30多年来,混凝土碳化深度的预测模型一直是混凝土材料和结构界研究的热点问题,国内外的学者纷纷提出了各种碳化预测模型,多达数十种.这些模型基本上可以归为3种类型:¹基于扩散理论建立的理论模型;º基于碳化试验建立的经验模型;»基于碳化理论与试验结果的碳化模型.3.1基于扩散理论的理论模型这类模型都做了如下的基本假设:a.CO2在混凝土的孔隙中的扩散遵守Fick第36华北水利水电学院学报2010年6月一定律J =Dd Cd t.b.C O 2从混凝土表面向混凝土内部扩散,其浓度呈线性降低[9],C O 2浓度分布假设曲线如图1所示.图1 CO 2浓度分布假设c .忽略部分碳化区内混凝土的碳化影响,即假定存在一个碳化界面,界面两侧物质的浓度是常量[10],如图2所示.图2 碳化界面区假设3.1.1 阿列克谢耶夫模型苏联的阿列克谢耶夫等人在深入分析碳化的多相物理化学过程后,认为控制混凝土的碳化速率的是CO 2在混凝土孔隙中的扩散过程.根据F ick 第一定律以及CO 2在多孔介质中的扩散和吸收特点,得到混凝土碳化理论数学模型X =K t =2D CO 2C CO 2M CO 2t,式中:x 为碳化深度;K 为碳化速率系数;t 为碳化时间;D CO 2为CO 2在混凝土中的扩散系数,C CO 2为混凝土表面的CO 2的浓度;M CO 2是单位混凝土能吸收CO 2的量.3.1.2 Papadakis 模型希腊学者Papadakis 等人在分析研究碳化的整个物理化学过程后,根据CO 2及各可碳化物质(Pa -padakis 认为Ca(OH )2,C -S-H,C 2S 和C 3S 都是可碳化物质)在碳化过程中的质量平衡条件,建立了偏微分方程组,经适当的简化,得到式中:C Ca(O H )2,C C-S-H ,C C 3S ,C C 2S 分别为Ca(OH )2,C -S-H,C 2S ,C 3S 的初始浓度.3.2 经验模型3.2.1 基于水灰比的经验模型a .日本学者岸谷孝一基于碳化试验和自然暴露试验,提出了如下的预测公式:w c-1>0.6时,X =r c r a r sw c -1-0.250.3(1.15+3w c -1)t ,w c -1[0.6时,X =r c r a r s416w c-1-1.767.2t ,式中:w c -1为水灰比;r c 为水泥品种影响系数;r a 为骨料品种影响系数;r s 混凝土参加剂影响系数.b .依田彰彦提出的经验预测公式:当C 0=0.03%时,X =(148.8A B C )-12(100X c -1-38.44)t 12,当C 0=0.1%时,X =(258.1A B C )-12(100X c -1-22.16)t 12,式中:A 表示混凝土的品质系数;B 表示装饰层对碳化的延迟系数;C 表示环境条件系数;C 0是环境中的C O 2的浓度.c .山东建筑科学研究院的朱安明考虑材料和环境条件的影响,提出预测公式[11]X =C 1C 2C 3(12.1w c -1-3.2)t ,式中:C 1为水泥品种影响系数,矿渣水泥取1.0,普通硅酸盐水泥取0.5~0.7;C 2为粉煤灰影响系数,掺量小于15%时取1.1;C 3为气象条件影响系数,中部地区取1.0,南方潮湿地区取0.5~0.8,北方干燥地区取1.1~1.2.d .日本的鱼本健一等基于快速碳化试验,并考虑环境温度和CO 2的浓度的影响,提出了预测公式X =k CO 2k T k w t ,式中:k CO 2为环境C O 2浓度的影响系数,k CO 2=(21804-0.847lg (C CO 2))C CO 2;k T 为环境温度影响系数,k T =e81748-2563T -1;T 为绝对温度;k w 为水灰比影响系数,k w =2.94w c-1-1.012 或k w =2.39w 2c -2+0.446w c-1-0.398.e .日本混凝土配合比设计规程中提出的碳化深度预测公式X =(w /c -0125)2013(1115+3w /c)tt ,式中t 0为混凝土养护龄期.37第31卷第3期陈树亮: 混凝土碳化机理、影响因素及预测模型3.2.2基于水灰比和水泥用量的经验公式基于水灰比的经验公式只考虑了水灰比的影响,而没有考虑可碳化物质含量的影响,一些学者提出了考虑水灰比和水泥用量的经验公式.a.黄士元等提出如下预测公式:w c-1>0.6时,x=104.27k k0154c k 0147w t,w c-1[0.6时,x=73.54k k0183c k0143w t.式中:k为水泥品种影响系数,普通硅酸盐水泥取110,矿渣水泥取1.43,掺粉煤灰硅酸盐水泥取1156,掺粉煤灰矿渣水泥取1.78;k c,k w分别为水泥用量和水灰比影响系数,k c=(-0.0191C+9.311) @10-3,k w=(9.844w c-1-2.982)@10-3.b.龚洛书等人提出的多因素碳化模型x=k c k w k f kk g k y A t,式中:k c为水泥用量影响系数,k c=4.15w c-1-1.02;k w为水灰比影响系数,k w=253c-01964;k f为粉煤灰掺量影响系数,k f=0.968+0.032FA,FA为粉煤灰掺量;k为水泥品种影响系数,普通硅酸盐水泥为1.0,矿渣水泥为1.35;k g为骨料品种影响系数; k y为养护方法影响系数;A为混凝土品质影响系数,普通混凝土取0.121,轻集料混凝土取0.219.3.2.3基于混凝土强度的经验模型a.Lesache de Fon tenay C研究了混凝土外加剂、混凝土组成和暴露条件对碳化的影响,得到了混凝土强度与碳化深度之间的关系X=[6800(F28+25)-1.5-6]t,式中F28为28d抗压强度9MPa.b.Sm o lczyk根据经验的经验公式X=250(R-12c-R-12g)t,式中:R g为假定不碳化混凝土的极限强度,R g= 625kg/c m2;R c为混凝土的抗压强度.c.中国建筑科学研究院邸小坛等人通过对混凝土碳化的长期观测结果的统计分析,提出以混凝土抗压强度标准值为主要参数,考虑环境条件、养护条件和水泥品种因素修正的碳化计算公式X=A1A2A3(60f-1cuk-1.0)t,式中:A1为养护条件修正系数;A2为水泥品种修正系数;A3为环境条件修正系数;f cuk为混凝土抗压强度标准值,MPa.3.2.4基于扩散理论与试验的预测模型同济大学的张誉等人在Papadak is碳化机理的基础上,推导出碳化深度预测的实用数学模型,然后通过试验验证与修正,得到一个将扩散理论和试验数据结合起来预测公式X=839k RH k CO2k T k S(1-R H)1.1#w(c C c)-1-0134C HD C c c C CO2t,式中:k RH为环境湿度影响系数;k CO2为环境CO2浓度影响系数;k T为环境温度影响系数;C HD为水泥水化程度修正系数,90d养护取1.0,28d取0.85;C c为水泥品种修正系数,硅酸盐水泥取1.0,其他取1.0为掺合料含量;k S为应力状态影响系数.3.3预测碳化深度的随机模型混凝土碳化是个复杂的物理化学过程,由于建筑物所处环境和混凝土本身质量都有很大的随机性,混凝土的碳化深度也具有很大的随机性.因此,又有人提出了混凝土碳化的随机模型.统计研究表明,混凝土的碳化深度服从正态分布,混凝土的一维概率密度函数可以表示为f x(x,t)=12PR x(t)exp-[x-L x(t)]22[R x(t)]2,式中:L x(t)为混凝土碳化深度的平均值函数;R x(t)为混凝土碳化深度的标准差函数;t为碳化时间.混凝土碳化的随机模型x=k m c k j k CO2k p k s k c k f t,式中:k mc为计算模式不定随机变量,主要反应碳化模型计算结果与实际测试结果之间的差异,同时也包含其他一些在计算模型中未能考虑的随机因素对混凝土碳化的影响;k j为角部修正系数,角部取1.4,非角部取1.0;k CO2为CO2浓度影响因素,k CO2=33.3C CO2;k p为浇注面影响系数,主要考虑混凝土在施工过程中振捣、养护和拆模时间对碳化的影响,对浇注面取1.2;k s为工作应力影响系数,受拉取1.1,受压取1.0;k c为环境因子随机变量,主要考虑环境温度和相对湿度对碳化的影响,k c= 21564T(1-R H)R H;k f为混凝土质量影响系数, k f=57194f-1cuk-0176.4混凝土碳化的处理与防治4.1碳化混凝土的处理碳化会对混凝土结构产生很大的危害,对于已碳化或正在碳化的混凝土要根据碳化程度进行处理[12].对碳化深度过大,钢筋锈蚀严重,危及结构安全的构件应该进行拆除重建;对于碳化深度小于钢筋保护层厚度的混凝土结构,可以用优质涂料进行封闭处理;对于碳化深度大于钢筋保护层厚度或碳化38华北水利水电学院学报2010年6月深度虽然小但是疏松脱落的,应该凿去碳化层,再浇注高强度等级混凝土;对于钢筋锈蚀严重的,应在修补前除锈或加筋.4.2 碳化预防措施预防混凝土碳化的措施主要是阻断CO 2入侵混凝土碱性介质的途径,目前常用的混凝土碳化防护措施主要有:a .涂保护层,在混凝土表面涂一层密封层,使得混凝土不与空气及水接触;b.严格控制水灰比或用外加剂,减少混凝土中的微孔,减少的CO 2向混凝土内部的扩散[13];c .严格控制原材料的质量;d .控制施工质量,控制混凝土浇筑与养护质量提高混凝土耐久性.参 考 文 献[1]Erli n ,Bernard ,H i m e ,e t a.l Carbona ti on o f concrete [J].Concrete Constructi on-W orld o f C oncrete ,2004,49(8):22-26.[2]L i ang M i ngte ,L i n Shieng m i n .M athema ti ca l m ode li ng andapp licati ons f o r conc rete carbona ti on[J].Journa l o fM a ri ne Sc i ence and T echno logy ,2003,11(1):20-33.[3]Sanjuan M A,A ndrade C,Cheyrezy M.Concre te ca rbona -ti on tests i n na t ura l and acce lerated cond iti ons[J].A d -vances i n C e m ent R esearch ,2003,15(4):171-180.[4]刘志勇,孙伟.多因素下混凝土碳化模型及寿命预测[J].混凝土,2003,170(12):3-7.[5]屈文俊,白文静.风压加速混凝土碳化的计算模型[J].同济大学学报,2003,31(11):1280-1284.[6]金伟良,赵羽习.混凝土结构耐久性[M ].北京:科技出版社,2002.[7]牛荻涛.混凝土结构耐久性与寿命预测[M ].北京:科技出版社,2003.[8]徐善华,牛荻涛,王庆霖.钢筋混凝土结构碳化耐久性分析[J].建筑技术开发,2002,29(8):8-10.[9]金祖权,孙伟,张云升.载荷作用下混凝土的碳化深度[J].建筑材料学报,2005,8(2):179-183.[10]徐道富.环境气候条件下混凝土碳化速度研究[J].西部探矿工程,2005,115(11):210-214.[11]赵尚传,赵国藩.混凝土结构碳化寿命的概率模型研究[J].四川建筑科学研究,2002,28(3):24-26.[12]李果,袁迎曙,耿欧.气候条件对混凝土碳化速度的影响[J].混凝土,2004,181(11):49-52.[13]Khayat A lH,H aque M N,F attuh i N I .Concre te carbona -ti on i n ari d cli m ate [J].M a teria l s and Structures ,2002,35(251):421-426.M echanis m,Influencing Fact ors and ForecastingM ode ls of Concrete CarbonationC H E N Shu-li a ng(G uangx iH ydrauli c R esearch Institute ,N ann i ng 530023,Chi na)Abstrac t :In orde r to fi nd the d i sposa lw ays of carbon i zed concrete ,t he fac t o rsw hich i nfl uence t he concrete carbona ti on and its i nfl u -ence on concrete carbona ti on a re su mm ed up ,and the carbonation f o recasti ng m ode ls propo sed by do m esti c and fo re i gn experts are i n -troduced .T he resu lts s how tha t ,t he da m ag e of t he passi ve fil m on the concrete iron surface leadi ng t o eros i on is the key factor wh i ch causes the endurance deg radati on and i nfl uences t he qua lity period o f concrete structure .F urt her ,the d isposal m et hods o f carbonized concre te and the m easures of preventi ng concrete carbona ti on are put forwo rd .K ey word s :carbonati on m echanis m;i n fluenci ng factor ;forecasti ng m ode ;l parcauti on measure(责任编辑:孙垦)39第31卷第3期陈树亮: 混凝土碳化机理、影响因素及预测模型。
混凝土过渡区的特征及其对混凝土性能的影响
工作研究混凝土过渡区的特征及其对混凝土性能的影响覃盛昆（广西大学 土木建筑工程学院，广西 南宁 530004）摘 要：混凝土的界面过渡区是混凝土的重要组成部分，影响甚至决定着混凝土的性能。
描述了混凝土界面过渡区的微观结构及细观掺和料对其结构的影响，重点阐述了界面过渡区对混凝土力学性能和传输性质的影响。
揭示了高孔隙率是造成界面过渡区对混凝土性能产生影响的主要原因，并对存在的一些问题进行了讨论。
关键词：界面过渡区；微观结构；细观掺和料；力学性能；传输性质引言混凝土可以看成由骨料、水泥浆体以及介于两者之间的界面过渡区（ITZ）组成。
其力学性能介于骨料和水泥净浆的主要原因被认为是ITZ的存在，改善混凝土ITZ对发展高性能混凝土和确定混凝土有效水灰比是至关重要的[1]。
除力学性能以外，混凝土ITZ 对耐久性方面的影响亦备受关注，对此，有不少学者研究了混凝土ITZ与力学性能、耐久性之间的关系[2-4]。
本文介绍了混凝土ITZ的微观结构以及不同掺和料对ITZ微观结构的影响，阐述了ITZ对混凝土传输性质和力学性质的影响并对结论进行了总结。
1 混凝土界面过渡区的微观结构混凝土的界面过渡区（ITZ）是从集料边缘向硬化水泥浆体延伸且具有一定尺度的区域，其微观结构既不同于集料也与水泥浆体有着较大差异。
由于界面过渡区微观结构的差异影响甚至决定着混凝土的强度、耐久性等多项性能，因此国内外许多学者对混凝土ITZ微观结构进行了研究。
Jiang等[5]基于背散射图像发现骨料表面附近的ITZ区域有着更高的孔隙率，骨料表面粗糙的混凝土的ITZ在距骨料表面10um 处有着更低的孔隙率。
Scrivener K L等[6]发现混凝土中ITZ的孔隙率比基体要大，该区域填充有CH且具有CH择优取向生长的特点。
Poon C S等[7]利用SEM对比了用正常强度再生骨料、高性能混凝土再生骨料以及天然骨料制成的混凝土的ITZ，发现由高性能混凝土再生骨料制成的混凝土的ITZ主要由密实的水化产物组成，而正常强度再生骨料混凝土的ITZ则表现为疏松多孔，作者认为是不同类型骨料的吸水率差异造成ITZ有效水灰比的不同进而使得其微观结构出现差别。
混凝土骨料对界面过渡区的影响与改善评述
向 程 度 也 有 着 较 大 的 影 响 。而 英 国 的 Ｗ ｉ ｌ ｌ － ｉ ａ ｍ Ａ ． Ｔ ａ ｎ ｓ ｏ ｎ ｇ 通 过 对 玄 武 石 、石 灰 岩 、石 英岩三种矿物的研究，发现由于使用的骨 料的矿物组成和结构不同，混凝土的粘结 破坏形式也不尽相同。 ２．２ 粗骨料的类型
粗 骨 料 分 碎 石 和 卵 石 两 类 。碎 石 一 般 经机械破碎，具有较为活泼的活性反应表 面，更容易存在化学作用，形成粘结力更好 的物质。而卵石的表面比较光滑， 表面相对 呈 惰 性 。此 外 ， 碎 石 的 表 面 较 为 粗 糙 ， 意 味 着粘结界面较大，有利于增强接触面的粘 结 力 。有 研 究 表 明 骨 料 粗 糙 度 的 增 加 引 起 了更高的界面裂缝形成能量，也就是说骨 料越粗糙，越不易形成界面裂缝，越不利于 裂 缝 的 传 播 。也 有 研 究 ［３］ 表 明 骨 料 表 面 粗 糙 度 对 Ｃ Ｈ 相 的 择 优 取 向 程 度 有 影 响 。另 外 ， 水泥浆离析的水份更容易沿卵石的表面滑 下，蓄于粗骨料下表面，更容易形成界面过 渡区。 ２．３ 粗骨料的大小
骨料的岩石种类不同，其矿物成分也 不尽相同，这样就导致骨料与分散相的化 学作用也不同。大致可分为两种作用： 一是 离子键作用， 另一种为共价键作用。所谓离 子键作用就是骨料中的矿物粒子以离子键 结合，在水泥浆环境（碱性）条件下容易发生 化 学“ 断 键 ”， 形 成 Ｃ Ｓ Ｈ 、Ｃ Ｈ 等 水 化 产 物 的 共 存 相 。这 无 疑 对 过 渡 区 结 构 有 增 强 作 用 。 因而以这类矿物为骨料时，有较为牢固的 化学过渡胶结层，过渡区的结构也较为致 密一些， 对混凝土的增强效果较好。相对而 言，共价键作用就是骨料中的矿物粒子以 共价键结合，在水泥浆介质条件下不易发 生 化 学“ 断 键 ”， 因 而 其 表 面 与 水 泥 浆 体 不 能形成化学成分上连续过渡的界面区，而 主要靠接触面的机械作用粘结，结合力较 弱 。
再生骨料混凝土界面过渡区
再生骨料混凝土界面过渡区性能研究学院：材料科学与工程学院专业：材料学姓名：蔡琳琳学号：2016131009指导教师：苏兴华再生骨料混凝土界面过渡区性能研究摘要：界面过渡区（ITZ）用作砂浆基体和粗骨料之间的桥梁，即使各个部件具有高刚度，由于这些桥梁中的断裂（即界面过渡区域中的空隙和微裂纹），混凝土的刚度也会很低。
因此，在评估混凝土的强度时，应考虑界面过渡带的性质。
特别是在再生骨料混凝土中，由于与普通骨料混凝土相比，有更多的界面过渡带。
本研究采用两种实验方法，分析再生骨料对再生骨料混凝土的影响：装载后再生骨料混凝土的破坏形状和再生骨料对再生骨料混凝土强度的影响；通过显微硬度试验，在骨料和砂浆之间界面过渡区的力学性能发生的变化。
关键词：再生骨料混凝土；界面过渡区；显微硬度Study on Properties of Recycled Aggregate ConcreteInterfacial Transition ZoneAbstract: The interface transition zone (ITZ) serves as a bridge between the mortar matrix and the coarse aggregate. Even if the components have high rigidity, the stiffness of the concrete will be due to the rupture in these bridges (ie, voids and microcracks in the interface transition zone) Very low Therefore, in assessing the strength of concrete, should consider the nature of the interface transition zone. Especially in the recycled aggregate concrete, there is more interface transition zone compared with ordinary aggregate concrete. In this study, two experimental methods were used to analyze the effect of recycled aggregate on recycled aggregate concrete: the failure shape of recycled aggregate concrete and the effect of recycled aggregate on the strength of recycled aggregate concrete. Through microhardness test, The mechanical properties of the interface transition zone between the material and the mortar are changed.Key words: recycled aggregate concrete; interface transition zone; microhardness0 引言1824年英国泥水工Joseph Aspdin发明了波特兰水泥，1861年巴黎黎花匠蒙耶（Monier）发明了钢筋混凝止并获得专利。
过渡层介绍
ITZ-interfacial Transition Zone 混凝土中的过渡层
复合材料的界面是指基体与增强体之间化学成
分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递
作用的微小区域。
界面是一个区域或一个带、或一层，它的厚度
呈不均匀分布状态。
2
硬化后的混凝土是一种典型的水泥基复合材料，它
由水化水泥基相、分散粒子和界面过渡区构成。 混凝土中存在的水泥石与骨料之间的过渡区域—— 界面层，是材料复合后的一种缺陷，界面层的存在 决定着混凝土的整体性能。
2 对混凝土弹性模量的影响 在ITZ弹性模量与基体弹性模量的比值较小时,ITZ体 积分数的增加将导致混凝土弹性模量的急剧降低; 在ITZ厚度一定,集料弹性模量高于基体弹性模量时, 集料体积分数的提高将使混凝土的有效弹性模量提 高,对界面厚度的减小也有益； 在集料保持不变时,界面厚度的增加导致混凝土有限 弹性模量的降低。 另外，骨料体积分数越高，界面过渡层对混凝土整 体弹性模量的影响越大。
4改善混凝土制作工艺 混凝土的搅拌、成型和养护等工艺过程均可 影响界面的结构和性质。
参考文献
蒸压混凝土界面过渡区的实验分析与模型构建；李洪江，柯昌君 硫铝酸盐水泥混凝土界面过渡区的研究；叶正茂，常钧，芦令超，程新, 周宗辉 混凝土界面过渡区不均匀特性研究；陈露一，郑志河 Quantitative Analysis and Affecting Factors of the Overlapping Degree of Interfacial Transition Zone between Neighboring Aggregates in Concrete； SUN Guowen，SUN Wei， ZHANG Yunsheng, LIU Zhiyong Numerical calculation and influencing factors of the volume fraction of interfacial transition zone in concrete；SUN GuoWen, SUN Wei，ZHANG YunSheng & LIU ZhiYong 钢筋保护层混凝土细观界面过渡区优化及耐久性；高英力,马保国,王信刚,邹定华, 罗忠涛,潘伟 再生混凝土抗拉强度与抗压强度关系的试验研究；杨曦,吴瑾,梁继光 水泥基复合材料界面对材料宏观性能的影响；陈惠苏, 孙伟, Stroeven Piet 水泥基复合材料集料与浆体界面研究综述；陈惠苏, 孙伟, Stroeven Piet 界面过渡区对水泥基材料氯离子扩散性能的影响研究；何小芳，缪昌文
界面过渡区的名词解释
界面过渡区的名词解释随着科技的不断进步和智能设备的广泛应用，我们如今生活在一个数字化世界中。
在这个世界里，人与机器的交互主要通过界面来实现。
界面过渡区是界面设计中一个重要的概念，它扮演着连接用户和机器的桥梁的角色。
本文将以此为主题，对界面过渡区进行详细的解释。
一、界面过渡区的定义界面过渡区是指位于用户与机器之间的中间层，它负责将用户输入的指令转化为机器可理解的信息，并将机器的反馈呈现给用户。
它既充当了用户与机器之间的翻译器，又承载了用户体验的重要任务。
二、界面过渡区的组成界面过渡区主要由以下几个方面构成：1. 输入设备：输入设备是用户将指令输入到界面过渡区的媒介，常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等。
通过输入设备，用户可以告诉机器自己的意图和需求。
2. 输出设备：输出设备则将机器的反馈信息传达给用户。
常见的输出设备有显示屏、音响、触觉反馈装置等。
通过输出设备，用户可以感知到机器对自己指令的响应。
3. 界面元素：界面元素是界面过渡区中的可视化元素，它们用来呈现信息和传递交互的选项。
常见的界面元素包括按钮、文本框、图标、菜单等。
通过操作界面元素，用户可以与机器进行互动。
4. 交互逻辑：交互逻辑是指规定用户与机器之间交互方式的一套规则和逻辑。
它决定了用户的指令会如何被解读以及机器的反馈如何呈现给用户。
良好的交互逻辑能够提供流畅的用户体验，让用户能够方便、高效地与机器进行交互。
三、界面过渡区的重要性界面过渡区在用户体验中起着至关重要的作用。
一个好的界面过渡区能够使用户操作变得简单直观，提高工作效率和用户满意度。
1. 提升用户体验：用户体验是界面设计的核心目标之一。
一个良好的界面过渡区可以减少用户的认知负担，使用户能够更加顺利地完成操作。
通过合理布局界面元素、清晰明了的交互逻辑和即时反馈等方式，界面过渡区能够提供流畅、自然的用户体验。
2. 降低学习成本：用户在使用新的界面时需要花费一定的时间和精力去学习。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
・ １ ８ １ ．
混凝 土 界 面过渡 区的形成 以及 劣化机理
陈 卫 芳
（ 浙江省水利河 口研 究院 ， 浙江 杭 州 ３ １ ０ ０ ２ ０ ）
摘
理 。
要 ：混凝 土界 面过 渡区对混凝 土性 能有 着非常重要 的影响 ，本文主要从微观 的角度 分析 了混凝土界面过渡 区形成与劣化 的机
关键词 ： 界面过渡 区； 形成机理 ； 劣化 机 理 ； 混 凝 土
在新拌混 凝土 中 ，由于离粗集料 表面越 近的 区域 内水胶 比越 收缩 。当浆体 内部 因收缩而产生 的拉应力超过 临界值 时 ， 就会导致 大， 所 以粗集料周 围形成会水膜 。随后 由 Ｃ ａ Ｓ Ｏ 、 ｃ 等溶解 产生的 将体 内部开裂 ，而在集料表面 附近区域的浆体就 可能脱离集 料表 ｃ ａ ２ ＋ 、 ｓ ０ ４ ２ － 、 Ｏ Ｈ一 和Ａ ｌ 结合形成 Ａ Ｆ ｔ 晶体 以及 Ｃ ａ （ Ｏ Ｈ ） ２ 晶体 ， 其 中板 面。 状的 Ｃ ａ （ Ｏ Ｈ ） ： 晶体趋 向于定 向层状排列附着在集料表面。且高水胶 ２ ． ２干缩 比使得这些结晶产物相对粗大 ， 从 而形成一个 比基体孔 隙率更 高的 集料 的限制作 用 以及 由内部的湿度 梯度所 引起 的 自限制作用 孔 结构 一 界 面过 渡区。最后 随着 水化过程 的进 行 ， 产 生的 ｃ — ｓ — Ｈ 都将 引起混凝土的收缩 ，且 当收缩应变超过某一特定 的临界值时 ， 凝胶、 钙矾石及 Ｃ ａ （ Ｏ Ｈ ） 晶体将会填充过渡 区中的孔结构 ， 使 得过渡 在集料与浆体 的界面处就会 产生微裂纹 ， 甚 至造成界 面区域的浆体 区的密实程 度稍有增 加。 过渡区的具体发展过程大致可分为以下几 与集料发生脱离 ， 这种现象称之为干缩。 其中 ， 由集料 的限制作 用所 种： 造成 的微裂纹呈放射状 ， 且该裂纹有可能扩展 到界 面过渡区 以外。 １混凝土成型及水化早期阶段 ２ ＿ ３ 集料 与浆体热胀系数的差异 １ ． １ 边壁效应 在水化初期 ， 胶凝材料在水化反应 中放 出的水 化热会使浆体 内 边壁效应 由 Ｂ ｅ ｒ ｇ ｅ ｒ 等于 １ ９ ７ ０年首次提 出 ，指的是在靠近集料 部的温度升高。但 由于集料 和浆体 的热膨 胀系数的差异 ， 使得集料 表 面的区域胶凝材料粒子 的堆积密度 明显降低 。 同时在集料表面附 和浆体产生的膨胀应变不一致 。到水化反 应后 期 ， 水化放热将逐渐 近 区域 内 ， 大尺度胶凝 材料粒子浓度 比基体部分 低 ， 而小尺度 粒子 减少 ， 浆体 内部温度 也将 随之降低 ， 集料和浆体 又将各 自产 生不 同 浓度 比基体部分 的高 ， 这种 现象 被称 之为尺度分离 。 由于边壁效应 ， 程度 的收缩应 变 ， 当两者的应变差异超 过某 个临界值 时 ， 浆 体与集 集 料表 面 附近 浆体 的孔 隙率 将 高于 基体 部分 ，为水 化过 程 中 的 料之间就会产 生分离脱落 。 ｃ ａ ２ ＋ 、 Ａ Ｉ 和 Ｓ Ｏ ４ ２ － 等 离子 以及水分 的迁移提供必要 的条件 ，从 而使 ２ ． ４胶凝材料的继续水化与水化产物 的重结 晶 Ｃ Ｈ及 Ａ Ｆ ｔ 在集料表面附近的区域富集。 这过程将会 对混凝 土界面过渡 区内部 的微 观结构 带来 两方面 １ ． ２絮凝成 团作用 。 的影 响。 首先 ， 胶凝材料进一步的水化反应 以及矿物掺合料消耗 Ｃ Ｈ 粒子尺度小到一定程度的时候 ， 粒子之间 由于表 面能的作用 在 而发生二次水化反应所生成 的水化产物 ， 都将起到填充效应而使界 拌合过程中易于絮凝成团 。Ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ的研究显示絮凝团的尺寸有 数 面过渡区 的密实度 增加 ； 另一方面 ， 水化反应过程 中 由于离 子的迁 百微米 ， 这将使得水泥减少在集料表面的堆积 ， 从 而提 高孔 隙率 。 移 而形成 Ｃ Ｈ晶体 、 Ａ Ｆ ｔ 晶体或者水化产 物的重结 晶都将会导 致过 １ － ３ 微 区泌水效应 渡区内部膨胀而破坏。 微 区泌水效 应指的是水分 在集料表 面附近区域 内的富集 。 由于 水、 胶凝 材料粒子 以及集料粒 子之间密度存 在差别 ， 在成 型的过程 中， 混合料 中的水泥颗粒在重力作用下 向下沉 积 ， 而水 向上 迁移 ， 从 而导致水分在集料 的下表 面富集 。如果 ， 那 么将使 整个混合料 的和 易性差 ， 随之产生的后果是水分易于 向集料下 部及 其周 围甚至整个 材料 的表 面迁移 。此外 ， 如果粗细集料 的级配不 良、 配合 比不 当 ， 或 者振捣方法不 当也会导致微 区泌水效应 的出现 。 。 １ ． ４离子的迁移 、 沉积与成核 胶凝材料水化过程 中 ， 各组分 的溶解度 以及离 子的迁移速率相 差较大 ， 且 随着 水化的进行而逐渐变化。 通常情况下 ， 水泥粒子 中含 硅的组分会快速 的积聚在水泥粒子 的表 面并形成相应 的水化产 物 ； 而大部分 ｃ ａ ２ ＋ 、 ｓ ０ 和部分 Ａ ｌ 将进入溶液 中， 在集料表面 富集 ， 沉 积并且成核生长为 Ｃ Ｈ以及 Ａ Ｆ ｔ 。
１ ． ５ 脱 水 收缩 效 应
水泥浆体 的脱水 收缩 效应指 的是 ， 在早 期水化 过程 中 ， 当浆 体 的离子浓度超过临界值时 ， 各 种粒子之间 由于静 电引力 和范德华 力 的作用会相 互凝 聚成 团 ， 但 在胶 团内部却 包裹有水分 ， 胶 团为 了使 自己的势能降到最低 将会 产生收缩 ， 于是胶团 内部包裹 的水分就会 被排出， 然而整个 体系 的体 积却 一直保持 不变 ， 随着水分 的不断排 出， 在 集料表 面会 形成一个水 膜层 ， 界面过渡 区的结构也 会产生相 应 的变化 。